Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．１ ·１４０·
化 工 新 型 材 料 ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
第 ４１ 卷 第 １ 期 ２０１３ 年 １ 月
聚乳酸的降解研究
孙 媚 华１ 陈 迁２ 宋 光 泉３＊
（１．江 门 市 环 境 监 测 中 心 站 ，江 门 ，５２９０００；２．中 国 科 学 院 广 州 生 物 医 药 与健康研究院，广州 ５１０６６３；３．仲恺农业工程学院化学化工学院，广州 ５１０２２５）
油浴 加 热。 升 温 至 １１０℃ 搅 拌 脱 水 ０．５ｈ；真 空 压 力 为 ０．０８５ＭＰａ，温度 １２０℃ 下 反 应 ３ｈ；按 比 例 加 入 催 化 剂 碘 化 钾 ， 在一定的温度和０．０８５ＭＰａ压 力 下 搅 拌 反 应 一 定 的 时 间。 反 应结束后冷却 到 室 温，将 产 物 溶 解 于 丙 酮，用 无 水 乙 醇：蒸 馏 水＝１∶２ 沉 淀 产 物，离 心 （５０００ｒ／ｍｉｎ，１０ｍｉｎ），得 沉 淀。４０℃ 真空干燥２４ｈ，得产物。所得 ＰＬＡ 的数均分子量为５５３００。 １．３．２ 水 解 法
３．Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２２５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏ－
ｐｙ（ＦＴ－ＩＲ）ａｎｄ ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｉｔｓ ｇｒｏｕｐｓ ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ ｗｅｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｓｔｅｒ ｂｏｎｄｓ ｃｌｅａｖａｇｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｓｔｅｒ ｂｏｎｄ ｂｒｏｋｅｎ ｗａｓ ｏｆ ａｎｙ ｆｒａｃｔｕｒｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＰＬＬＡ，ｔｈｅ ｓｐｅｅｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｌｏｓｓ ｗａｓ ＨＣｌ＞ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｕｆｆｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ＞ ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ；Ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＰＬＬＡ，ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｌｏｎｇｉｎｇ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａ－ ｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｈａｄ ｓｏｍｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｌｏｓｓ ｕｎｄｅｒ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｆｏｒ ３０ｍｉｎ． Ｉｔ ｗａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｈａｔ ｓｏｍｅ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ａｍｏｎｇ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ．
目 前 降 解 速 度 可 控 的 ＰＬＡ 成 为 研 究 热 点［７］。 本 研 究 了 聚乳酸分别在酸，水，ｐＨ＝７．０的磷酸 盐 缓 冲 溶 液 以 及 超 声 波 为媒介进行的降解机制。
１ 实 验 部 分
１．１ 主 要 原 料
Ｌ－乳酸（８５％－９０％水溶液），上海晶纯试剂有限公司；碘 化 钾、丙酮、盐酸（ＨＣｌ）、氢氧化 钠（ＮａＯＨ），均 为 分 析 纯，天 津 市 大茂化学试剂厂；无水硫酸钠、磷 酸 二 氢 钠、磷 酸 氢 二 钠 均 （分 析 纯 ），天 津 市 福 晨 化 学 试 剂 厂 。
１．２ 主 要 仪 器
凝 胶 渗 透 色 谱 仪 （ＬＣ－２０Ａ），日 本 岛 津 ；傅 里 叶 变 换 红 外 光
谱仪（ｓｐｅｃｔｒｕｍ １００），美 国 ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公 司；紫 外－可 见 分 光 光 度 计 （ＵＶ－２５００），日 本 岛 津 。
１．３ 实 验 方 法
１．３．１ ＰＬＡ 的 合 成［８］ 取适量８５％Ｄ，Ｌ－乳 酸 装 入 单 口 圆 底 烧 瓶 中 ，磁 力 搅 拌，
关 键 词 聚 乳 酸 ，水 解 ，超 声 波 ，酯 键
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ
Ｓｕｎ Ｍｅｉｈｕａ１ Ｃｈｅｎ Ｑｉａｎ２ Ｓｏｎｇ Ｇｕａｎｇｑｕａｎ３
（１．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｊｉａｎｇｍｅｎ，Ｊｉａｎｇｍｅｎ ５２９０００； ２．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈ，Ｃｈ１０６６３；
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ ａｃｉｄ，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ，ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｗａｖｅ，ｅｓｔｅｒ ｂｏｎｄ
紫外光可 以 加 强 聚 乳 酸 （ＰＬＡ）的 降 解，提 高 降 解 率，使 其 更 早地失去物理性能［１－２］。Ｓｎｏｏｋ［３］描述了 ＰＬＡ 水解过程。Ｋａｉ－Ｌａｉ 等［４］比较了暴露在 外 界 土 壤 中 和 在 实 验 室 中 进 行 模 拟 的 ２ 种 降 解试验，发现外界土壤中的 ＰＬＡ 降解得快，且温度和相对湿度的 增加会加强 ＰＬＡ 的降解。马晓妍等［５－６］研究了 ＰＬＡ 在碱液、酸液 以及 ｐＨ＝７．４的磷酸盐缓冲溶液中的水解过程。
摘 要 探讨了聚乳酸水解以及超声波降解情况，利用傅立叶红外 光 谱 （ＦＴ－ＩＲ）和 凝 胶 渗 透 色 谱 仪 测 定 其 基 团 及 相 对分子质量变化。研究结果表明：聚乳酸超声波降解同其水解均为酯键断裂导致的，并且是酯键的任意断 裂，在 水 解 过 程 中聚乳酸质量损失快慢为盐酸溶液＞磷酸缓冲液＞去离子 水；聚 乳 酸 在 水 解 过 程 中，相 对 分 子 量 随 降 解 时 间 的 延 长 而 减 小 ，但 在 超 声 波 作 用 ３０ｍｉｎ 下 其 质 量 有 一 定 程 度 的 损 失 而 相 对 分 子 量 反 而 增 大 ，推 断 其 可 能 发 生 了 部 分 交 联 反 应 。